Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at
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Methoden<br />
M38: SAXSess – Das Instrument für Nanom<strong>at</strong>erialien<br />
M38: SAXSess – Das Instrument<br />
für Nanom<strong>at</strong>erialien<br />
Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) ist eine<br />
Untersuchungsmethode für die Struktur von M<strong>at</strong>erialen,<br />
die aus mindestens zwei Komponenten<br />
(Phasen) bestehen. Ist eine <strong>der</strong> Komponenten in <strong>der</strong><br />
an<strong>der</strong>en so fein verteilt, dass ihre Partikelgrößen in<br />
den Nanometerbereich fallen (typischerweise zwischen<br />
0,5 und 50 nm), dann kann eine Anwendung<br />
von SAXS folgende Strukturparameter liefern:<br />
Partikelgrößen und <strong>der</strong>en Verteilung<br />
Partikelsymmetrie (Kugel, Zylin<strong>der</strong>, Lamelle)<br />
und innerer Aufbau<br />
Porosität (Oberfläche pro Volumen)<br />
Anordnung (Kristallinität) und Orientierung<br />
<strong>der</strong> Partikel<br />
Molekulargewicht<br />
Substanzklassen, die sich für eine SAXS-Untersuchung<br />
eignen, sind Kunststoffe und Mischungen,<br />
Suspensionen, Farben, Papier, Aerogele, Emulsionen,<br />
Cremen, Membranen, K<strong>at</strong>alys<strong>at</strong>oren, Ultraschall-Kontrastmittel,<br />
Viren, Proteine u.v.a.m.<br />
Bei <strong>der</strong> Untersuchung wird die Probe mit einem<br />
Röntgenstrahl durchleuchtet (s. Abb. 1). Die Struktur<br />
<strong>der</strong> Partikel wird in einem SAXS-Experiment<br />
über ein Streubild indirekt sichtbar, das sich ergibt,<br />
wenn die gestreuten Röntgenstrahlen am Detektor<br />
zur Interferenz kommen (s. Abb. 2). Das Interferenzbild<br />
ergibt sich aus <strong>der</strong> Summe aller Wellen, die aus<br />
dem Partikel kommen, es ist daher charakteristisch<br />
für die Größe und Symmetrie des Partikels. Da<br />
immer viele Partikel gleichzeitig bestrahlt werden,<br />
Abbildung 1:<br />
Eine Probe, bestehend aus Partikeln,<br />
wird mit Röntgenlicht durchstrahlt. Ein<br />
Teil des Lichtes wird von den Partikeln<br />
gestreut und ergibt ein Streubild am<br />
Detektor.<br />
Abbildung 2:<br />
Ein Partikel wird mit Röntgenwellen beleuchtet.<br />
Alle Volumselemente innerhalb<br />
des Partikels streuen Licht zum Detektor,<br />
wo die jeweilige Wegdifferenz zu<br />
einem charakteristischen Interferenzbild<br />
führt.<br />
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<strong>Handbuch</strong> <strong>der</strong> <strong>Nanoanalytik</strong> <strong>Steiermark</strong> <strong>2005</strong>